PLAN DE COURS Automne 2007

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1 PLAN DE COURS Automne 2007 GEL B Électronique des composants discrets Informations générales Crédits : 3 Temps consacré : Formule pédagogique : LT Préalable(s) : GEL 21944, GEL Concomitant(s) : aucun Site Web : Intranet Pixel : Enseignant(s) : Dubois, Maxime mrdubois@gel.ulaval.ca Responsable : Dubois, Maxime mrdubois@gel.ulaval.ca Description sommaire Ce cours est le premier de la séquence électronique. Il traite de la méthodologie de conception en électronique, des caractéristiques, modèles et imperfections des composants électroniques semi conducteurs (diodes, transistors bipolaires, MOSFETs, JFETs) et passifs (résistances, inductances, condensateurs); les fonctions de base de l'électronique analogique sont traitées (comparaison, amplification, alimentation, filtrage, commutation, traitement de signal analogique) ainsi que leur mise en oeuvre par l'utilisation de composants discrets. Les notions d'impédance d'entrée/sortie appliquée à l'électronique, de refroidissement des composants électroniques et de comptabilité électromagnétique sont également abordées. Liens avec le(s) programme(s) Ce cours participe à la poursuite des objectifs suivants du programme de baccalauréat en génie électrique : acquérir une approche scientifique dans la résolution des problèmes; connaître les technologies pertinentes aux divers champs d'application du génie électrique; exploiter les connaissances acquises pour la conception et la réalisation de systèmes dans les différents champs d'application du génie électrique. Objectifs 1/7

2 À la fin de ce cours, l'étudiant devra : Être familier avec la méthode de conception électronique; Pouvoir mettre en oeuvre les fonctions de base de l'électronique analogique au moyen de composants discrets; Connaître les composants semi conducteurs et passifs, plus spécifiquement leur symbole schématique, leur aspect physique, leur modélisation électrique et leurs limites d'opérations; Être en mesure d'effectuer l'analyse des circuits électroniques analogiques; Maîtriser les concepts d'impédance d'entrée et d'impédance de sortie appliqués à l'électronique; Distinguer entre les principaux types d'interfaces (totem pole, à collecteur ouvert, à drain ouvert); Connaître l'existence des principaux problèmes et solutions reliés à la compatibilité électromagnétique en électronique; Être familier avec les circuits de protection de l'électronique; Être familier avec les méthodes de refroidissement de l'électronique; Être familier avec la procédure expérimentale en électronique; Contenu Cours théorique (37h) Introduction (1h): fonctionnement du cours; exemples d'utilisation de l'électronique; Méthodologie de conception électronique (2h) : définitions; avantages de l'électronique analogique; fonctions; schéma fonctionnel; schéma électronique; circuit imprimé; symboles des composants discrets. Fonctions analogiques et composants discrets à diodes et passifs (9h) Diodes (4h): physique de l'état solide; diodes à jonction P N; courbes caractéristiques voltage courant (V I); modèles pour signaux forts; diodes Zener; diodes Schottky; diodes électroluminescentes. Fonctions Comparaison /Condition (1h): fonction "plus grand que"; fonction "plus petit que"; circuit écrêteur unipolaire et bipolaire; logique à diode. Composants passifs (1h): résistances; construction; code de couleurs; tolérance; puissance. Condensateurs; construction; types polarisés; types bipolaires; identification; voltage de claquage; tolérance. Inductances; types; bobinage ouvert; bobinage fermé; courant de saturation; courant nominal. Fonctions Filtrage (1h): filtres passifs et filtres actifs; rappel sur les filtres passifs RC, LC, RLC; réponse à l'échelon; couplage CA; découplage CA. Fonction Alimentation(2h): alimentation CA CC simple et double alternance; dimensionnement des filtres. Fonctions analogiques et composants discrets à transistors (15h) Transistor bipolaire (4h) : Fonctionnement du transistor bipolaire; transistor NPN; transistor PNP; courbes caractéristiques V I; modèles pour signaux forts; modèles pour signaux faibles,optocoupleurs Transistor à effet de champ (2h) : construction du transistor à effet de champ; MOSFET; transistor canal N; transistor canal P; courbes caractéristiques V I; modèles pour signaux forts. Fonction Détection/Commutation (2h) : circuit de détection à transistor bipolaire; inverseur logique à transistor; commutation sur charge résistive; commutation sur charge inductive; déclenchement de relais; commutation à MOSFET; circuit CMOS; 2/7

3 commutation sur source CA; circuit d'amorce de thyristor. Notions d'inferfaçage, logique positive et négative (1h): interface totem pole; interface à collecteur ouvert; interface à drain ouvert; interface opto isolée. Fontion Alimentation(1h): alimentation CC CC linéaire à Zener; alimentation CC CC à transistor. Autres composants de commutation (2h): Thyristor; triacs, relais. Fonction Amplification (4h):analyse graphique; droites de charge; choix d'un point d'opération optimal ; analyse des conditions CC ; circuits de polarisation; configurations de base; amplificateurs classe A, B, AB ; amplificateurs "push pull"; distorsion; rendements de puissance des amplis linéaires. Introduction aux composants intégrés (2h) : agencement de transistors; technologies TTL; dérivation des portes logiques de base; famille CMOS; principe des mémoires statique et dynamique. Composants discrets; imperfections et parasites (2h) : condensateurs : courant de fuite; inductance série; résistance série. Inductances : capacité parallèle. Diode: capacité parasite; diode à commutation rapide. Transistor à effet de champ: capacités parasites et capacités de Miller. Protection de circuit et refroisissement (2h): sources de surtensions; varistors à oxyde métallique; supresseurs de transitoires; fusibles réamorçables; dissipation de chaleur; résistances thermiques; méthodes de refroidissement et composants. Comptabilité électromagnétique (2h): Notions de base. Principales normes en vigueur. Méthodes et composants. Consignes sur les travaux Les laboratoires hebdomadaires ont une importance capitale pour l'atteinte des objectifs du cours. L'absence non justifiée d'une étudiante ou d'un étudiant à une séance de laboratoire entraîne l'attribution d'une note zéro au compte rendu de laboratoire. Les rapports sont corrigés et les notes de laboratoires sont incluses dans la moyenne finale Modalités sur les laboratoires Au début septembre, les lunettes seront disponibles chez Zone (local: 0128 pavillon Pouliot), au coût de 7,00$ + taxes. Déroulement du cours Le cours est dispensé à raison de trois heures de cours et de trois heures de travaux pratiques par semaine. Aucune note de cours n'est fournie. l'étudiant devra prendre en note la matière exposée au tableau par le professeur. La présence au cours et au laboratoire est requise. À COMPTER DE LA SEMAINE DU 21 NOVEMBRE, LE COURS DU VENDREDI MATIN SERA DÉPLACÉ AU MARDI 13H30 15H20 ET SERA TENU AU? CETTE REMARQUE NE S'APPLIQUE PAS AUX ÉTUDIANTS INSCRITS EN GIF /7

4 Détails sur les modalités d'évaluation Il y a deux examens partiels ayant une durée de 1 heure chacun et un examen final ayant une durée de 2 heures. Chaque examen partiel compte pour 16% de la note totale pour le trimestre. L'examen final compte pour 26% de la note totale pour le trimestre. Le premier examen partiel couvre la matière vue depuis le début du trimestre jusqu'à la date du partiel. Le second examen partiel couvre la matière vue depuis le premier examen partiel jusqu'à la date du second examen partiel. L'examen final couvre toute la matière vue depuis le début du trimestre. Aucun document n'est permis pendant les examens. L'utilisation de la calculatrice est permise. Il y a 8 séances de laboratoires d'une durée de 3 heures, comptant pour 4% de la note finale chacun. Pour chaque séance de laboratoire, un rapport par équipe doit être remis à l'assistant de laboratoire la semaine suivant la séance de laboratoire. Chacun des laboratoires est noté selon la répartition suivante: 70% pour le rapport de laboratoire. L'absence d'une introduction ou d'une conclusion constructives entraîne une réduction des points; 20% pour le bon fonctionnement du circuit; 10% pour la qualité du montage. Un retard dans la remise du rapport de laboratoire entraîne une pénalité de 20% sur la note totale du laboratoire. Il y a un mini projet comptant pour 10% de la note finale. Le mini projet doit être choisi au début de la session. La présentation finale du mini projet aux assistants de laboratoire se tiendra à la séance de laboratoire prévue pour la semaine du 4 décembre. Les cotes seront attribuées par le professeur selon la répartition suivante : La cote ne sera disponible qu'à la sortie du relevé de notes. Les révisions de notes seront faites conformément à la procédure officielle du Règlement du premier cycle et des règles de la Faculté seulement. Un étudiant qui s'absente à une évaluation se verra attribuer la note 0 à cette évaluation sans aucune possibilité de reprise, sauf sur présentation d'une justification médicale documentée. Échelle des cotes Échelle des cotes A+ [ ] A [ ] A [ ] Réussite B+ [ ] B [ ] B [ ] Réussite C+ [ ] C [ ] C [ ] Réussite D+ [ ] D [ ] Réussite 4/7

5 E [ ] X Échec Abandon sans échec (dans les délais prévus) Bibliographie Obligatoire : Principes d'électronique, Albert Paul Malvino, 3ème édition, EDISCIENCE EDITIONS, 836 pages, ISBN , Paris Composants électroniques de base, Maxime Dubois, Université Laval, Modalités d'évaluation Examen Date Heure Pondération de la note finale Document(s) autorisé(s) No. 1 Lundi 15 octobre h30 à 12h % Aucun No. 2 Lundi 19 novembre h30 à 12h % Aucun No. 3 Vendredi 21 décembre h30 à 10h % Aucun Travail Date Heure Pondération de la note finale Lab 1 Vendredi 17 août h % Lab 2 Vendredi 17 août h % Lab 3 Vendredi 17 août h % Lab 4 Vendredi 17 août h % Lab 5 Vendredi 17 août h % Lab 6 Vendredi 17 août h % Lab 7 Vendredi 17 août h % Lab 8 Vendredi 17 août h % Mini Projet Vendredi 17 août h % Horaire et disponibilités 5/7

6 Plages normales : Vendredi 08h30 à 10h30 PLT 2751 (du 4 sept. au 16 nov.) Dépannages : aucun Lundi 11h30 à 12h30 PLT 2704 Vendredi 13h30 à 16h30 PLT 3101 Mardi 13h30 à 15h30 PLT 2700 (du 19 nov. au 14 déc.) Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques pendant une séance d'évaluation L'utilisation d'appareils électroniques (cellulaire ou autre appareil téléphonique sans fil, pagette, baladeur, agenda électronique, etc.) est interdite au cours d'une séance d'évaluation et de toute autre activité durant laquelle l'enseignant l'interdit. De plus, seuls certains modèles de calculatrices sont autorisés durant les séances d'évaluation. Pour l'année , les modèles suivants sont autorisés : Hewlett Packard Texas Instrument Sharp Casio HP 20S, HP 30S, HP 32S2, HP 33S TI 30Xa, TI 30XIIB, TI 30XIIS, TI 36X, BA35 EL 531*, EL 546*, EL 520* ASIO FX 300 MS, FX 300W Plus * Calculatrices Sharp: sans considération pour les lettres qui suivent le numéro Dans tous les cas, la calculatrice doit être validée par une vignette autocollante émise par la COOP étudiante ZONE. Politique sur le plagiat et la fraude académique L'Université Laval possède des dispositions relatives au plagiat et à la fraude académique. Le «Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'université Laval» est disponible à cette adresse Ce texte encadre les activités sanctionnées sur le plan du plagiat, de la tricherie et de la fraude académique. Ces mesures ont été mises en place afin de protéger l'intégrité académique au sein de l'institution «dans le but de préserver la crédibilité des attestations ou des diplômes délivrés et afin de s'assurer que les relevés de notes et les diplômes témoignent de la compétence et de la formation réelle des étudiants». Parmi les infractions académiques, l'article 28 répertorie différentes infractions reliées au plagiat: copier un document; utiliser l'uvre d'autrui, en tout ou en partie, sans en mentionner la source; soumettre le même travail dans deux cours différents à l'insu des enseignants; etc. Ce règlement s'attribue à toutes les activités exigées de l'étudiant dans le cadre de son cours et de son programme d'études. Les conséquences peuvent mener à une réprimande, une mise en probation, l'attribution d'une cote «R», une suspension d'inscription à l'université, le congédiement, une 6/7

7 expulsion ou au rappel du diplôme de l'individu. 7/7